不同耕作方式下农田油菜季土壤温室气体的排放研究

以位于西南大学农业部重庆紫色土生态环境重点野外科学观测试验站内于1990年设立的长期免耕试验田为研究对象,利用静态暗箱/气相色谱法,研究传统的冬水田(DP)耕作方式改变为水旱轮作(SH)、厢作免耕(XM)和垄作免耕(LM)后,油菜生长季土壤CO2,CH4和N2O的排放特征.结果表明,4种处理下CH4排放通量在整个油菜季上下波动,除DP外均有吸收和排放现象;N2O的排放通量除施肥后有较大的上升外,其他时段都表现的较为稳定;CO2的排放季节变化明显.从排放总量上来看,4个处理油菜季排放的CO2总量大小顺序为:LM(5099.87)>XM(4617.33)>SH(4528.42)>DP(3715.23kg/hm2);CH4排放总量大小为:DP(20.49)>LM(1.69kg/hm2),SH和XM表现为少量的CH4的汇,大小为SH(0.55)>XM(0.13kg/hm2).N2O总排放量的大小为:SH(4.57)>XM(2.87)>LM(2.71)>DP(0.89kg/hm2).4个处理油菜季排放的CO2,CH4和N2O所产生的综合全球增温潜势(GWP)大小顺序为:20a时间尺度LM,SH,DP和XM,100a和500a时间尺度大小顺序为LM,SH,XM和DP.因此,将冬水田改成垄作免耕、厢作免耕及水旱轮作制度后,虽然CH4排放通量会显著降低,但却会显著增加土壤CO2和N2O的排放.如果3种气体同时考虑,从长远来看,耕作方式的改良会增加紫色水稻土油菜生长季土壤中CO2,CH4和N2O的总温室效应,从这一点考虑,对环境是不利的.

华中地区水旱轮作模式下水稻季施氮肥对油菜季施氮肥土壤N_2O排放的影响

设置了水稻季与油菜季均不施用氮肥(N0-0);水稻季施用氮肥150 kg·hm-2(以N计,下同),油菜季不施用氮肥(N150-0);水稻季与油菜季均施用氮肥150 kg·hm-2(N150-150);水稻季不施用氮肥,油菜季施用氮肥150 kg·hm-2(N0-150)4种施肥处理,采用静态箱/气相色谱法对旱作油菜季N_2O的排放进行了原位观测(2016年9月—2017年4月),研究了华中地区水旱轮作模式下水稻季施肥对油菜季土壤N_2O排放的影响.结果表明,油菜季N_2O排放主要集中在施基肥后1周内.N0-0、N150-0、N150-150和N0-150处理N_2O排放通量变化范围分别为-10.81~181.26、-20.48~95.61、-8.87~638.56和-21.76~827.86μg·m-2·h-1,平均排放通量分别为4.58、3.89、21.06和27.24μg·m-2·h-1,N_2O累积排放量分别为0.20、0.17、0.92和1.19 kg·hm-2,施氮肥处理(N150-150和N0-150)N_2O排放量显著高于不施氮肥处理(N0-0、N150-0)(p<0.05).N150-150和N0-150处理N_2O排放通量与土壤孔隙充水率(WFPS)具有显著正相关关系(p<0.05);N150-150和N0-150处理N_2O排放通量与土壤可溶性有机氮(DON)和无机氮(NO-3-N和NH+4-N)具有显著正相关关系(p<0.01).以上结果表明,油菜季N_2O排放与稻季施用氮肥无关,施氮肥对土壤活性氮含量的影响是导致N_2O排放差异的主要原因,而土壤孔隙充水率也是影响油菜季N_2O排放的重要环境因子.

油菜生长季氮素在紫色土中的淋失

利用原状回填土渗漏池研究了油菜生长季节氮素在紫色土中的移动特点和淋洗损失以及影响氮素移动和淋失的因素。结果表明．油菜生长期间氮素的渗漏淋失星波浪式的变化．在移栽后的第10天、40天、90天和110天左右出现了4次淋洗峰；油菜季各处理氮素淋失总量变动在1．81～5．43kg／hm^2．平均为3．35kg／hm^2；油菜季氮素淋失量，前期（移栽后0～50天）：中期（51～100天）；后期（101天～收获）约为3：1：2。降雨量、氮肥用量、肥料品种和土壤性质影响了NO3^- -N在紫色土中的移动和淋失。

稻-油轮作农田油菜生长季土壤呼吸作用及其影响因素分析

本文以西南地区稻-油轮作农田为研究对象,于2009年11月—2010年4月油菜生长期间采用静态暗箱法进行了土壤呼吸速率的观测,通过选择植株生长处、株间及行间3个样点研究土壤呼吸速率的时间变化及空间异质性,综合分析了土壤温度、土壤湿度、根系生物量、土壤有机碳以及C/N对土壤呼吸作用的影响。结果表明,油菜季土壤呼吸速率的日变化为单峰型,最大值出现在下午15：00。土壤呼吸速率的季节变化显著,呈现为先降低后升高的变化趋势,最低值出现在2010年1月。在植株尺度上,土壤呼吸作用存在明显的空间异质性,较高的土壤呼吸速率通常出现在靠近油菜植株的地方,表现为：植株生长处（336.71 mg·m-2·h-1）〉株间（248.48 mg·m-2·h-1）〉行间（141.77 mg·m-2·h-1）。土壤呼吸作用中根呼吸作用所占比例的季节变化呈单峰型,表现为生长初期小于生长中期和后期。在整个油菜生长季,根呼吸对土壤呼吸的贡献为25.78%~72.61%,平均为51.03%。土壤呼吸速率受多个环境因子的影响,与地表温度呈显著指数关系,与根系生物量呈显著线性关系,与土壤微生物生物量碳、易氧化有机碳及颗粒有机碳存在显著或极显著正相关。

头季水稻-再生稻-油菜(绿肥)周年绿色高效栽培模式研究

阐述了湖北省英山县头季水稻-再生稻-油菜(绿肥)周年绿色高效栽培的自然资源条件和优势,探索了头季水稻-再生稻-油菜(绿肥)周年生产模式,以及各生产环节的关键技术措施,并对稻-再-油(肥)周年模式效益进行了分析,为推进农业绿色高效、保障粮食安全、促进农业生态发展进行了有益的探索。

紫色水稻土轻组有机质的季节动态研究

以位于重庆市北碚区西南大学试验农场（30°26′N,106°26′E）的紫色水稻土为研究对象,利用重液（NaI,密度1.8 g·cm-3）对土壤中轻组组分进行提取,对土壤中轻组有机质在整个油菜生长季的季节变化情况进行分析与讨论。结果表明：表层（0~30 cm）土壤轻组物质（LF）的含量为2.95%~5.51%,平均值为4.38%;土壤轻组有机碳含量（LFOC）和轻组氮含量（LFN）的变化范围分别为1.44~3.72 g·kg-1和0.08~0.17 g·kg-1,其平均值分别为2.79 g·kg-1和0.14 g·kg-1。LFOC具有明显的季节变化（P〈0.05）,其含量在油菜生长中期最高,其次是生长后期,而在生长初期最低;LFN的季节变化趋势与LFOC一致,但季节差异性不显著（P〉0.05）。轻组有机碳分配比例（LFOC/SOC）的变化范围为9.21%~24.47%,具有明显的季节变化（P〈0.05）,其变化趋势与LFOC的季节变化一致;而轻组氮的分配比例（LFN/TN）变化范围为4.55%~12.58%,无明显的季节变化。轻组C/N比值季节变化范围为18.52~25.04,平均值为20.66,全土C/N比值的变化范围为9.04~14.36,平均值为11.66,说明轻组有机质的生物可利用性较土壤总有机质高。相关分析表明,轻组有机碳、氮含量分别与根系生物量、根系碳含量、根系氮含量呈极显著（P〈0.01）或显著（P〈0.05）正相关;回归分析表明,土壤轻组有机碳、氮含量变化的40%~60%可由根系生物量、根系碳氮含量决定,说明根系是调控紫色水稻土轻组有机碳、氮季节变化的主要生态因子。